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新的世界紀錄:下一代串聯(lián)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率接近30%
日期:2021-11-30   [復制鏈接]
責任編輯:yutianyang_tsj 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
由Christiane Becker、Bernd Stannowski和Steve Albrecht教授領(lǐng)導的HZB三個團隊共同設(shè)法將完全在HZB制造的過氧化物硅串聯(lián)太陽能電池的效率提高到29.80%的新紀錄。該值現(xiàn)已被正式認證,并被記錄在NREL圖表中。這使得30%的目標近在咫尺。
今天的太陽能電池組件主要由硅制成,進一步提高效率的可能性已被廣泛利用。但自2008年以來,"金屬鹵化物過氧化物"這一材料類別已成為研究的重點:這些半導體化合物能很好地將太陽光轉(zhuǎn)化為電能,而且仍有很大的改進空間。特別是,它們可以與硅太陽能電池結(jié)合成串聯(lián)太陽能電池,更有效地利用太陽光。

HZB幾個小組自2015年以來一直在密集地研究過氧化物半導體和硅技術(shù),以及將兩者結(jié)合成創(chuàng)新的串聯(lián)太陽能電池。2020年1月,HZB已經(jīng)實現(xiàn)了過氧化物硅串聯(lián)太陽能電池的29.15%的記錄,并在《科學》雜志上發(fā)表了這項工作。然后,在2020年圣誕節(jié)前,牛津光伏公司能夠宣布29.52%的認證效率。從那時起,創(chuàng)造新紀錄的激動人心的競賽一直在進行。在HZB的HySPRINT實驗室從事過氧化物薄膜研究的Steve Albrecht解釋說:"30%的效率就像是這種迷人的新技術(shù)的一個心理門檻,它可能在不久的將來徹底改變光伏產(chǎn)業(yè)。"硅技術(shù)組組長Bernd Stannowski補充說。"我想特別強調(diào)HZB的不同小組和研究所之間的良好合作。這就是為什么我們能夠完全在HZB開發(fā)這些新的串聯(lián)太陽能電池并再次獲得世界紀錄的原因。"
過氧化物硅串聯(lián)電池是基于兩項創(chuàng)新。一個納米紋理的正面(左)和一個帶有電介質(zhì)反射器的背面(右)。

 
最近的研發(fā)重點是硅異質(zhì)結(jié)底部電池的光學改進。增加了一個納米紋理的正面和一個電介質(zhì)的背面反射器?,F(xiàn)在得到了弗勞恩霍夫ISE CalLab的正式確認。新型過氧化物硅串聯(lián)太陽能電池獲得了獨立認證,效率拿下了29.80%的世界紀錄。

在這項新工作中,Philipp Tockhorn博士(Albrecht小組)和博士生Johannes Sutter(Becker小組)研究了不同界面的納米結(jié)構(gòu)如何影響串聯(lián)太陽能電池的性能,串聯(lián)太陽能電池由硅太陽能電池上的過氧化物太陽能電池組成。首先,他們用計算機模擬計算了有和沒有納米結(jié)構(gòu)的不同幾何形狀的過氧化物和硅子電池的光電流密度。然后他們生產(chǎn)了具有不同紋理的過氧化物硅串聯(lián)太陽能電池。即使是一側(cè)的納米紋理也能改善光的吸收,與平坦的參照物相比,能夠?qū)崿F(xiàn)更高的光電流。而納米紋理還讓串聯(lián)太陽能電池的電子質(zhì)量略有改善,并使過氧化物層的成膜效果更好。

研究團隊對串聯(lián)太陽能電池的背面也進行了改進,該電池旨在將紅外光反射到硅吸收器中。通過使用電介質(zhì)反射器,能夠更有效地利用這部分太陽光,從而產(chǎn)生更高的光電流。

這些結(jié)果為進一步改進鋪平了道路。模擬結(jié)果表明,通過對兩側(cè)的吸收層進行納米結(jié)構(gòu)化,可以進一步提高性能。研究人員相信,很快就可以實現(xiàn)遠超過30%的效率。

比賽依然正在進行。

原標題:新的世界紀錄:下一代串聯(lián)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率接近30%
 
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